DE102022123888A1

DE102022123888A1 - Laser-textured work roll for use in cold rolling mills and method for producing a laser-textured work roll for use in cold rolling mills and cold rolling mills

Info

Publication number: DE102022123888A1
Application number: DE102022123888.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Korpogyan; Jörg Gorschlüter
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2022-09-19
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024061671A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine lasertexturierte Arbeitswalze (1) für den Einsatz im Kaltwalzwerk, ein Verfahren zum Herstellen einer lasertexturierten Arbeitswalze (1) für den Einsatz im Kaltwalzwerk und ein Kaltwalzwerk.The invention relates to a laser-textured work roll (1) for use in a cold rolling mill, a method for producing a laser-textured work roll (1) for use in a cold rolling mill, and a cold rolling mill.

Description

Die Erfindung betrifft eine lasertexturierte Arbeitswalze für den Einsatz im Kaltwalzwerk, ein Verfahren zum Herstellen einer lasertexturierten Arbeitswalze für den Einsatz im Kaltwalzwerk und ein Kaltwalzwerk.The invention relates to a laser-textured work roll for use in a cold rolling mill, a method for producing a laser-textured work roll for use in a cold rolling mill, and a cold rolling mill.

Arbeitswalzen in Walzgerüsten, insbesondere in Kaltwalzwerken einer Stahlflachproduktion, werden üblicherweise vor dem Einsatz mechanisch bearbeitet. Die Bearbeitung von konventionellen Arbeitswalzen erfolgt gewöhnlich mit einem Schleifverfahren, mit welchem die Oberflächen der Arbeitswalzen durch den Schleifprozess mit einer definierten Rauheit beaufschlagt werden. Anschließend werden die Arbeitswalzen je nach Anwendungsfall mit unterschiedlichen Texturen ausgestattet.Work rolls in rolling stands, especially in cold rolling mills for flat steel production, are usually mechanically processed before use. The processing of conventional work rolls is usually carried out using a grinding process, with which the surfaces of the work rolls are given a defined roughness by the grinding process. The work rolls are then equipped with different textures depending on the application.

Diese Texturen können unter anderem mit dem SBT-Verfahren (Shot Blasting Texturing), EDT-Verfahren (Electro Discharge Texturing), EBT-Verfahren (Electron-Beam-Texturing), Schleifstrukturen oder aber auch mit dem TOPOCROM®-Verfahren (Reaktorbeschichtung) aufgebracht werden. Bei diesen genannten Verfahren handelt es sich um ein Aufbringen einer stochastischen Oberflächentopographie auf Arbeitswalzen. Die EP 1 368 140 B1 offenbart für EDT ein entsprechendes Beispiel. Das EBT-Verfahren ermöglicht auch ein Aufbringen einer deterministischen Textur. Ein völlig anderes Verfahren für das Aufbringen von stochastischen wie auch geometrisch bestimmten, also deterministischen Oberflächentopographien, stellt das Laserstrahltexturierungsverfahren (LT) dar, insbesondere per Einzel- oder aber per Mehrfachschuss, welche zu einer Ablation an der Oberfläche des Walzenmaterials und damit zur Einstellung einer Oberflächentopographie führen, vgl. beispielsweise EP 0 184 568 B1 , JP 56-119 687 A , JP 03-267 319 A und DE 695 09 883 T2 . Je nach Anwendungsfall können die Walzen nach der Texturierung in einem Schleifprozess noch feingeschliffen werden. Nach diesem Vorgang werden, je nach Anforderung an die Arbeitswalzen, diese noch mit einer metallischen Schutzschicht ausgerüstet, bevor sie in den Walzgerüsten (wieder) eingesetzt werden.These textures can be applied, among other things, using the SBT process (Shot Blasting Texturing), EDT process (Electro Discharge Texturing), EBT process (Electron Beam Texturing), grinding structures or also using the TOPOCROM® process (reactor coating). become. These methods mentioned involve applying a stochastic surface topography to work rolls. The EP 1 368 140 B1 reveals a corresponding example for EDT. The EBT process also allows for the application of a deterministic texture. A completely different process for the application of stochastic and geometrically determined, i.e. deterministic surface topographies is the laser beam texturing process (LT), in particular using a single or multiple shot, which leads to an ablation on the surface of the roller material and thus to the setting of a surface topography lead, cf. for example EP 0 184 568 B1 , JP 56-119 687 A , JP 03-267 319 A and DE 695 09 883 T2 . Depending on the application, the rollers can be finely ground after texturing in a grinding process. After this process, depending on the requirements of the work rolls, they are equipped with a metallic protective layer before they are (re)used in the rolling stands.

Hintergrund der konventionellen Oberflächenveredelung von Arbeitswalzen ist, dass die Oberflächen der Arbeitswalzen durch das Ausrüsten mit einer metallischen Schutzschicht einen verbesserten Verschleißschutz in Bezug auf Standzeiten, sowie einen positiven Einfluss auf die entsprechend geforderte (Band-)Sauberkeit bieten. Diese zusätzlichen Arbeitsschritte sollen mit dem neuen Verfahren obsolet werden.The background to the conventional surface refinement of work rolls is that the surfaces of the work rolls, by equipping them with a metallic protective layer, offer improved wear protection in terms of service life, as well as a positive influence on the correspondingly required (belt) cleanliness. These additional work steps should become obsolete with the new process.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, u. a. eine lasertexturierte Arbeitswalze für den Einsatz im Kaltwalzwerk anzugeben, welche eine verschleißbeständige Oberfläche aufweist, insbesondere ohne eine metallische Schutzschicht zu verwenden.The object of the invention is therefore, among other things: to provide a laser-textured work roll for use in cold rolling mills, which has a wear-resistant surface, in particular without using a metallic protective layer.

Die Aufgabe in Bezug auf eine lasertexturierte Arbeitswalze für den Einsatz im Kaltwalzwerk wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe in Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen einer lasertexturierten Arbeitswalze für den Einsatz im Kaltwalzwerk wird mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Aufgabe in Bezug auf ein Kaltwalzwerk wird mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.The task in relation to a laser-textured work roll for use in cold rolling mills is solved with the features of claim 1. The task in relation to a method for producing a laser-textured work roll for use in the cold rolling mill is solved with the features of claim 10. The task in relation to a cold rolling mill is solved with the features of claim 11.

Eine erste Lehre der Erfindung betrifft eine lasertexturierte Arbeitswalze mit einer Oberfläche, wobei die Oberfläche eine Topografie mit mehreren in Umfangsrichtung der Arbeitswalze nebeneinander verlaufende Längsrillen aufweist, wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen mehrere über den Umfang der Arbeitswalze nebeneinander verlaufende Rillen verteilt sind, welche jeweils die zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen verbinden und schief zwischen den zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen angeordnet sind.A first teaching of the invention relates to a laser-textured work roll with a surface, the surface having a topography with a plurality of longitudinal grooves running next to one another in the circumferential direction of the work roll, with a plurality of grooves running next to one another over the circumference of the work roll being distributed between each two longitudinal grooves running next to one another, which each connect the two adjacent longitudinal grooves and are arranged obliquely between the two adjacent longitudinal grooves.

Die erfindungsgemäße Topografie auf der Oberfläche der Arbeitswalze ist so ausgestaltet, dass die Walzbarkeit bei der Verwendung der Topographie gewährleistet ist. Während des Kaltwalzprozesses ist es förderlich, dass (Band-)Schmutz, Walzenabrieb und/oder Walzemulsion gezielt abgeführt werden. Durch die Anordnung der Längsrillen und Rillen zwischen den Längsrillen kann hierauf positiv Einfluss genommen werden. Die Längsrillen in Umfangsrichtung und somit auch in Walzrichtung der Arbeitswalze dienen dem Abtransport des Abriebs von der Arbeitswalze und/oder der Bandoberfläche. Die Rillen zwischen den Längsrillen dienen zum Sammeln des Abriebs, um diesen dann gezielt und bedingt durch die schiefe Anordnung in Richtung der Längsrille(n) in Umfangs-/ Walzrichtung zu transportieren, da jede Rille mit mindestens einer Längsrille in Verbindung steht bzw. jede Rille zwei nebeneinander angeordnete Längsrillen verbindet. „Schief“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Verlauf der Rille respektive der Rillen zur jeweiligen Längsrille, mit der sie in Verbindung steht bzw. stehen, in einem Winkel, der nicht 90° oder 180° ist, ausgerichtet ist bzw. sind.The topography according to the invention on the surface of the work roll is designed in such a way that rollability is guaranteed when the topography is used. During the cold rolling process, it is beneficial for (strip) dirt, roll abrasion and/or roll emulsion to be removed in a targeted manner. This can be positively influenced by the arrangement of the longitudinal grooves and grooves between the longitudinal grooves. The longitudinal grooves in the circumferential direction and thus also in the rolling direction of the work roll serve to remove abrasion from the work roll and/or the strip surface. The grooves between the longitudinal grooves serve to collect the abrasion in order to then transport it in a targeted manner and due to the oblique arrangement in the direction of the longitudinal groove(s) in the circumferential/rolling direction, since each groove is connected to at least one longitudinal groove or each groove connects two longitudinal grooves arranged next to each other. In this context, “crooked” means that the course of the groove or grooves is or are aligned with the respective longitudinal groove with which they are or are connected at an angle that is not 90° or 180°.

Gleichzeitig zeigte sich, dass die erfindungsgemäße Topografie auf der Arbeitswalze eine vergleichbare Verschleißbeständigkeit zu den standardmäßigen Oberflächen aufweist. Somit kann die erfindungsgemäße Arbeitswalze als „schutzschichtfreie“ und an der Oberfläche blanke Arbeitswalze angesehen werden.At the same time, it was shown that the topography according to the invention on the work roll has comparable wear resistance to standard surfaces. The work roll according to the invention can therefore be viewed as a work roll that is “free of a protective layer” and has a bare surface.

Arbeitswalzen für Kaltwalzprozesse sind üblicherweise aus Metall hergestellt, beispielsweise werden sie geschmiedet oder gegossen. Es ist selbstredend, dass die Topografie in dem Maße axial auf der Oberfläche der Arbeitswalze vorgesehen ist, dass das zu walzende Flachmaterial in seiner gesamten Breite in Walzrichtung von der Topografie erfasst wird.Work rolls for cold rolling processes are usually made of metal, for example they are forged or cast. It goes without saying that the topography is provided axially on the surface of the work roll to the extent that the flat material to be rolled is covered by the topography over its entire width in the rolling direction.

Das kalt zu walzende Flachmaterial ist vorzugsweise allgemein ein Stahlflachprodukt in Bandform (Stahlband). Beispielsweise kann auch alternativ ein Aluminiumflachprodukt (Aluminiumband) mit der erfindungsgemäßen Arbeitswalze kalt gewalzt werden.The flat material to be cold-rolled is preferably generally a flat steel product in strip form (steel strip). For example, as an alternative, a flat aluminum product (aluminum strip) can also be cold-rolled using the work roll according to the invention.

Funktionsbedingt muss die Arbeitswalze in einem Kaltwalzprozess andere Anforderungen erfüllen im Vergleich zu Walzen in Dressierprozessen, sogenannten Dressierwalzen, so dass neben den vorgenannten Aufgaben des Abtransports von Abrieb und Standzeit auch ein im Wesentlichen schlupffreier Kaltwalzprozess sichergestellt werden kann. Die Topografie auf der Oberfläche von Arbeitswalzen für den Kaltwalzprozess ist dadurch gezielt einzustellen und nicht vergleichbar mit Topografien auf Oberflächen von Dressierwalzen.Due to its function, the work roll in a cold rolling process must meet different requirements compared to rolls in skin pass processes, so-called skin pass rolls, so that in addition to the aforementioned tasks of removing abrasion and service life, an essentially slip-free cold rolling process can also be ensured. The topography on the surface of work rolls for the cold rolling process can therefore be adjusted specifically and is not comparable to topographies on the surfaces of temper rolls.

Gemäß einer Ausgestaltung der Arbeitswalze sind die Rillen zwischen zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen in einem Winkel α, β zwischen 5° und 85° angeordnet. Die „schiefe“ Anordnung der Rillen zu den Längsrillen ermöglicht den in den Rillen angesammelten Abrieb in Richtung der Längsrillen zu transportieren. Der Winkel kann insbesondere mindestens 10°, 15° vorzugsweise mindestens 20°, 25° und insbesondere maximal 80°, 75°, vorzugsweise maximal 60°, 65° betragen. Bevorzugt ist ein Winkel zwischen 30° und 60° vorgesehen.According to one embodiment of the work roll, the grooves are arranged between two longitudinal grooves running next to one another at an angle α, β between 5° and 85°. The “oblique” arrangement of the grooves relative to the longitudinal grooves allows the abrasion accumulated in the grooves to be transported towards the longitudinal grooves. The angle can in particular be at least 10°, 15°, preferably at least 20°, 25° and in particular a maximum of 80°, 75°, preferably a maximum of 60°, 65°. An angle between 30° and 60° is preferably provided.

Gemäß einer Ausgestaltung der Arbeitswalze sind mindestens zwei der in Umfangsrichtung der Arbeitswalze nebeneinander verlaufende Längsrillen in einem Abstand zwischen 20 und 2000 µm zueinander angeordnet. Insbesondere sind alle Längsrillen in Umfangsrichtung verlaufend derart nebeneinander angeordnet, dass immer ein Abstand zwischen 20 und 2000 µm zwischen jeweils zwei benachbarten Längsrillen, insbesondere von einem Ende zum anderen Ende der Oberfläche der Arbeitswalze in Axialrichtung betrachtet, vorgesehen ist. Beispielsweise können auch unterschiedliche Abstände zwischen den Längsrillen, die aber, insbesondere von einem Ende zum anderen Ende der Oberfläche der Arbeitswalze in Axialrichtung betrachtet, wiederkehrend vorgesehen sind. Der Abstand zwischen zwei Längsrillen kann insbesondere mindestens 50 µm, 70 µm, 100 µm und insbesondere maximal 1800 µm, 1500 µm, vorzugsweise maximal 1200 µm, 1000 µm, 800 µm betragen. Bevorzugt bilden jeweils zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Längsrillen eine Einheit mit einem definierten, insbesondere identischen Abstand zwischen den die Einheit bildenden Längsrillen, wobei in Axialrichtung der Arbeitswalze betrachtet, die Einheit wiederholend und jeweils getrennt durch mindestens eine separate Längsrille entlang der Axialrichtung angeordnet ist. Der Abstand zwischen der mindestens einen separaten Längsrille zu der einen Einheit bzw. zu den beiden Einheiten ist definiert, wobei dieser Abstand bevorzugt größer sein kann als der Abstand bzw. die Abstände, wenn diese innerhalb der Einheit unterschiedlich sein sollten, zwischen den die Einheit bildenden Längsrillen.According to one embodiment of the work roll, at least two of the longitudinal grooves running next to one another in the circumferential direction of the work roll are arranged at a distance between 20 and 2000 μm from one another. In particular, all longitudinal grooves are arranged next to one another in the circumferential direction in such a way that a distance of between 20 and 2000 μm is always provided between two adjacent longitudinal grooves, in particular from one end to the other end of the surface of the work roll when viewed in the axial direction. For example, different distances between the longitudinal grooves, which are recurring, especially when viewed from one end to the other end of the surface of the work roll in the axial direction, can also be provided. The distance between two longitudinal grooves can in particular be at least 50 µm, 70 µm, 100 µm and in particular a maximum of 1800 µm, 1500 µm, preferably a maximum of 1200 µm, 1000 µm, 800 µm. Preferably, two, three, four, five, six or more than six longitudinal grooves each form a unit with a defined, in particular identical distance between the longitudinal grooves forming the unit, viewed in the axial direction of the work roll, repeating the unit and each separated by at least one separate one Longitudinal groove is arranged along the axial direction. The distance between the at least one separate longitudinal groove to the one unit or to the two units is defined, whereby this distance can preferably be larger than the distance or distances, if these should be different within the unit, between those forming the unit Longitudinal grooves.

Gemäß einer Ausgestaltung der Arbeitswalze sind mindestens zwei über den Umfang der Arbeitswalze nebeneinander verlaufende Rillen in einem Abstand zwischen 20 und 1000 µm zueinander angeordnet. Jede Rille ist zwischen zwei Längsrillen angeordnet und verbindet diese, so dass ein Abtransport von Abrieb möglich ist. Der Abstand zwischen zwei Rillen kann insbesondere mindestens 30 µm, 40 µm, 50 µm und insbesondere maximal 800 µm, 500 µm, vorzugsweise maximal 400 µm, 300 µm, 200 µm betragen. Bevorzugt bilden jeweils zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Rillen eine Einheit mit einem definierten, insbesondere identischen Abstand zwischen den die Einheit bildenden Rillen, wobei in Umfangsrichtung der Arbeitswalze betrachtet, die Einheit wiederholend und jeweils getrennt durch mindestens eine separate Rille entlang der Umfangsrichtung angeordnet ist. Der Abstand zwischen der mindestens einen separaten Rille zu der einen Einheit bzw. zu den beiden Einheiten ist definiert, wobei dieser Abstand bevorzugt größer sein kann als der Abstand bzw. die Abstände, wenn diese innerhalb der Einheit unterschiedlich sein sollten, zwischen den die Einheit bildenden Rillen.According to one embodiment of the work roll, at least two grooves running next to one another over the circumference of the work roll are arranged at a distance between 20 and 1000 μm from one another. Each groove is arranged between two longitudinal grooves and connects them so that abrasion can be removed. The distance between two grooves can in particular be at least 30 µm, 40 µm, 50 µm and in particular a maximum of 800 µm, 500 µm, preferably a maximum of 400 µm, 300 µm, 200 µm. Preferably, two, three, four, five, six or more than six grooves each form a unit with a defined, in particular identical distance between the grooves forming the unit, viewed in the circumferential direction of the work roll, repeating the unit and each separated by at least one separate one Groove is arranged along the circumferential direction. The distance between the at least one separate groove to the one unit or to the two units is defined, whereby this distance can preferably be larger than the distance or distances, if they should be different within the unit, between those forming the unit grooves.

Gemäß einer Ausgestaltung der Arbeitswalze weisen die Längsrillen und die Rillen eine Tiefe zwischen 2 und 40 µm auf. Die Tiefe kann mindestens 3 µm, 4 µm, 5 µm, vorzugsweise mindestens 7 µm, 8 µm, 9 µm betragen, um bei unvermeidbarer Abnutzung während des Kaltwalzens die gezielt eingestellte Topografie und somit eine gewisse Standzeit der Arbeitswalze zu ermöglichen. Die Tiefe kann insbesondere auf maximal 35 µm, 30 µm, 25 µm beschränkt sein. Die Tiefe der Rillen kann gleich, aber auch höher oder niedriger als die Tiefe der Längsrillen sein. Auch können die Tiefe(n) der Rillen und/oder die Tiefe(n) der Längsrillen untereinander variieren.According to one embodiment of the work roll, the longitudinal grooves and the grooves have a depth between 2 and 40 μm. The depth can be at least 3 µm, 4 µm, 5 µm, preferably at least 7 µm, 8 µm, 9 µm in order to enable the specifically adjusted topography and thus a certain service life of the work roll in the event of unavoidable wear during cold rolling. The depth can in particular be limited to a maximum of 35 µm, 30 µm, 25 µm. The depth of the grooves can be the same as, but also higher or lower than, the depth of the longitudinal grooves. The depth(s) of the grooves and/or the depth(s) of the longitudinal grooves can also vary with one another.

Gemäß einer Ausgestaltung der Arbeitswalze weisen die Längsrillen und die Rillen eine Breite zwischen 10 und 50 µm auf. Die Breite kann mindestens 15 µm, 15 µm, 19 µm, vorzugsweise mindestens 25 µm betragen, um in Verbindung mit der Tiefe ein ausreichendes Aufnahmevolumen für Abrieb und somit für den entsprechenden Abtransport während des Kaltwalzens zu gewährleisten. Die Breite kann insbesondere auf maximal 47 µm, 42 µm beschränkt sein, um insbesondere in Walzrichtung keine ungewollten Erhebungen und somit keine oberflächennahe Profilierung auf dem zu walzenden Flachmaterial zu erzeugen. Die Breite der Rillen kann gleich, aber auch höher oder niedriger als die Breite der Längsrillen sein. Auch können die Breite(n) der Rillen und/oder die Breite(n) der Längsrillen untereinander variieren.According to one embodiment of the work roll, the longitudinal grooves and the grooves have a width between 10 and 50 μm. The width can at least 15 µm, 15 µm, 19 µm, preferably at least 25 µm, in order to ensure, in conjunction with the depth, a sufficient absorption volume for abrasion and thus for the corresponding removal during cold rolling. The width can in particular be limited to a maximum of 47 µm, 42 µm in order not to produce any unwanted elevations and thus no near-surface profiling on the flat material to be rolled, particularly in the rolling direction. The width of the grooves can be the same as, but also higher or lower than, the width of the longitudinal grooves. The width(s) of the grooves and/or the width(s) of the longitudinal grooves can also vary with one another.

Gemäß einer Ausgestaltung der Arbeitswalze können die Rillen alternativ zu einer Geraden auch als Kurve ausgeführt sein.According to one embodiment of the work roll, the grooves can also be designed as a curve as an alternative to a straight line.

Gemäß einer zweiten Lehre betrifft die Erfindung zum Herstellen einer lasertexturierten Arbeitswalze für den Einsatz im Kaltwalzwerk, wobei eine zu texturierende Arbeitswalze bereitgestellt wird, wobei die Oberfläche der Arbeitswalze mit einem Laser bearbeitet wird, um eine Topografie insbesondere mittels Ablation auf der Oberfläche der Arbeitswalze zu erzeugen, wobei auf der Oberfläche eine Topographie mit mehreren in Umfangsrichtung der Arbeitswalze nebeneinander verlaufende Längsrillen eingebracht wird, wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen mehrere über den Umfang der Arbeitswalze nebeneinander verlaufende Rillen verteilt vorgesehen werden, welche jeweils die zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen verbinden und schief zwischen den zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen angeordnet sind.According to a second teaching, the invention relates to producing a laser-textured work roll for use in the cold rolling mill, wherein a work roll to be texturized is provided, the surface of the work roll being processed with a laser in order to generate a topography, in particular by means of ablation, on the surface of the work roll , whereby a topography with a plurality of longitudinal grooves running next to one another in the circumferential direction of the work roll is introduced, with several grooves running next to one another distributed over the circumference of the work roll being provided between each two longitudinal grooves running next to one another, which each connect the two longitudinal grooves running next to one another and obliquely between the two longitudinal grooves running side by side are arranged.

Vorrichtungen zur Durchführung des Laserstrukturierungsverfahrens sind Stand der Technik, vgl. auch EP 2 892 663 B1 auch die EP 3 172 006 B1 und die EP 3 877 112 A1 . Auf diese Weise ist die Erzeugung einer Topografie auf der Oberfläche der Arbeitswalze möglich, welche durch Laserbeschuss eine Ablation, d. h. im Bereich des auftreffenden Beschusses einen Materialabtrag, auf der Oberfläche bewirken. Durch gezielte Einstellung können sich die Laserschüsse überlappen oder einen derart großen Abstand aufweisen, dass zwischen den Laserschussbereichen ein nahezu Ausgangszustand verbleibt. Die nicht vom Laserbeschuss getroffenen Bereiche bilden somit die Erhebungen auf der Oberfläche der Arbeitswalze.Devices for carrying out the laser structuring process are state of the art, see also EP 2 892 663 B1 also the EP 3 172 006 B1 and the EP 3 877 112 A1 . In this way, it is possible to create a topography on the surface of the work roll, which causes ablation on the surface through laser bombardment, ie a removal of material in the area of the impacting bombardment. Through targeted adjustment, the laser shots can overlap or have such a large distance that an almost initial state remains between the laser shot areas. The areas not hit by laser bombardment thus form the elevations on the surface of the work roll.

Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorgenannten Ausgestaltungen der Arbeitswalze verwiesen.In order to avoid repetitions, reference is made to the aforementioned configurations of the work roll.

Gemäß einer dritten Lehre betrifft die Erfindung ein Kaltwalzwerk mit mindestens drei, insbesondere mindestens vier und höchstens neun, insbesondere höchstens sieben, vorzugsweise höchstens fünf Walzgerüsten, wobei mindestens ein Walzgerüst zwei erfindungsgemäße Arbeitswalzen aufweist. Insbesondere in Prozessrichtung betrachtet sind zwei erfindungsgemäße Arbeitswalzen mindestens im zweiten und im dritten Walzgerüst vorgesehen. Vorzugsweise ist das Kaltwalzwerk eine Tandem-Kaltwalzstraße oder ein Teil davon. U. a. können auch weitere Anlagen dem Kaltwalzwerk in Prozessrichtung vor- und/oder nachgeschaltet sein, wie beispielsweise eine kontinuierliche Beize im Vorlauf des Kaltwalzwerks. Die Anordnung von Arbeitswalzen in einem Walzgerüst eines Kaltwalzwerks und auch der Aufbau und die Funktionsweise eines Kaltwalzwerkes respektive einer Tandem-Kaltwalzstraße sind Stand der Technik.According to a third teaching, the invention relates to a cold rolling mill with at least three, in particular at least four and at most nine, in particular at most seven, preferably at most five roll stands, with at least one roll stand having two work rolls according to the invention. Viewed particularly in the process direction, two work rolls according to the invention are provided at least in the second and third roll stand. Preferably the cold rolling mill is a tandem cold rolling mill or part thereof. Among other things Additional systems can also be connected upstream and/or downstream of the cold rolling mill in the process direction, such as continuous pickling in the advance of the cold rolling mill. The arrangement of work rolls in a roll stand of a cold rolling mill and also the structure and functioning of a cold rolling mill or a tandem cold rolling train are state of the art.

Eine beispielhafte Ausführung der einer erfindungsgemäßen Arbeitswalze (1) und der korrespondierenden Topografie (3) ist in der einzigen 1 dargestellt. Rechts oben sind eine Arbeitswalze (1) mit einer Oberfläche (2) und einer Achse (Z) sowie die Axialrichtung (A) und Umfangsrichtung (U) quer zur Axialrichtung (A) der Oberfläche (2) der Arbeitswalze (1) skizziert. Aus dem kleinen Fenster ist eine Vergrößerung links in der 1 gezeigt, welche eine Teilansicht in Draufsicht auf die Oberfläche (2) der Arbeitswalze (1) mit einer Topografie (3) schematisch darstellt. Die mittlere Darstellung unten in 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine Längsrille (3.1) respektive Rille (3.2), um die Bestimmung der Tiefe (T), welche zwischen 2 und 50 µm betragen kann, und der Breite (B), welche zwischen 10 und 50 µm betragen kann, zu verdeutlichen. Dabei wird die Tiefe (T) vom höchsten Punkt der die Längsrille (3.1) bzw. Rille (3.2) umgebenden Erhebung auf der Oberfläche (2) der Arbeitswalze (1) und der tiefste Punkt in bzw. innerhalb der in der Arbeitswalte eingebrachten Längsrille (3.1) bzw. Rille (3.2) ermittelt. Die Breite (B) wird an der Oberfläche (2) zwischen zwei gegenüberliegenden Punkten, an denen die Krümmung respektive Radius und somit der Ansatz der Vertiefung der Längsrille (3.1) bzw. Rille (3.2) ansetzt, ermittelt. Die untere rechte Darstellung in 1 zeigt eine Alternative zu geraden Rillen (3.2), wobei die Rillen (3.2) als Kurve ausgeführt sein können.An exemplary embodiment of a work roll (1) according to the invention and the corresponding topography (3) is in the only 1 shown. At the top right, a work roll (1) with a surface (2) and an axis (Z) as well as the axial direction (A) and circumferential direction (U) are sketched transversely to the axial direction (A) of the surface (2) of the work roll (1). There is an enlargement of the small window on the left in the 1 shown, which schematically represents a partial view in plan view of the surface (2) of the work roll (1) with a topography (3). The middle representation below in 1 shows a partial section through a longitudinal groove (3.1) or groove (3.2) in order to determine the depth (T), which can be between 2 and 50 µm, and the width (B), which can be between 10 and 50 µm clarify. The depth (T) is the highest point of the elevation surrounding the longitudinal groove (3.1) or groove (3.2) on the surface (2) of the work roll (1) and the lowest point in or within the longitudinal groove ( 3.1) or groove (3.2) determined. The width (B) is determined on the surface (2) between two opposite points at which the curvature or radius and thus the base of the depression of the longitudinal groove (3.1) or groove (3.2) begins. The lower right representation in 1 shows an alternative to straight grooves (3.2), whereby the grooves (3.2) can be designed as a curve.

Die lasertexturierte Arbeitswalze (1) für den Einsatz im Kaltwalzwerk mit einer Oberfläche (2) weist eine Topographie (3) mit mehreren in Umfangsrichtung (U) der Arbeitswalze (1) nebeneinander verlaufende Längsrillen (3.1) auf, wobei zwischen jeweils zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen (3.1) mehrere über den Umfang der Arbeitswalze (1) nebeneinander verlaufende Rillen (3.2) verteilt sind, welche jeweils die zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen (3.1) verbinden und schief zwischen den zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen (3.1) angeordnet sind. Die Rillen (3.2) sind zwischen zwei nebeneinander verlaufenden Längsrillen (3.1) in einem Winkel (α, β) zwischen 5° und 85° angeordnet. Der Winkel (α, β) wird im Verbindungspunkt Längsrille (3.1) und Rille (3.2) ermittelt, indem eine Hilfsgerade (Z1, Z2), welche parallel zur Achse (Z) verläuft, den Verbindungspunkt schneidet von diesem der Winkel (α, β) zwischen Hilfsgerade (Z1, Z2) und Rille (3.2) bestimmt wird. Alternativ könnte auch der Winkel zwischen Längsrille (3.1) und Rille (3.2) bestimmt werden. Mindestens zwei der in Umfangsrichtung (U) der Arbeitswalze (1) nebeneinander verlaufende Längsrillen (3.1) sind in einem Abstand (Q) zwischen 20 und 2000 µm zueinander angeordnet. Jeweils zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Längsrillen (3.1) können eine Einheit (Y) mit einem definierten, insbesondere identischen Abstand (L1) zwischen den die Einheit (Y) bildenden Längsrillen (3.1) bilden, wobei in Axialrichtung (A) der Arbeitswalze (1) betrachtet, die Einheit (Y) wiederholend und jeweils getrennt durch mindestens eine separate Längsrille (3.1) entlang der Axialrichtung (A) angeordnet ist. Mindestens zwei über den Umfang der Arbeitswalze (1) nebeneinander verlaufende Rillen (3.2) sind in einem Abstand (L) zwischen 20 und 1000 µm zueinander angeordnet. Jeweils zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Rillen (3.2) können eine Einheit (X) mit einem definierten, insbesondere identischen Abstand (Q1) zwischen den die Einheit (X) bildenden Rillen (3.2) bilden, wobei in Umfangsrichtung (U) der Arbeitswalze (1) betrachtet, die Einheit (X) wiederholend und jeweils getrennt durch mindestens eine separate Rille (3.2) entlang der Umfangsrichtung (U) angeordnet ist.The laser-textured work roll (1) for use in the cold rolling mill with a surface (2) has a topography (3) with several longitudinal grooves (3.1) running next to one another in the circumferential direction (U) of the work roll (1), with two longitudinal grooves running next to each other between each (3.1) several grooves (3.2) running next to one another are distributed over the circumference of the work roll (1), each connecting the two longitudinal grooves (3.1) running next to each other and obliquely between the two longitudinal grooves (3.1) running next to each other. are arranged. The grooves (3.2) are arranged between two adjacent longitudinal grooves (3.1) at an angle (α, β) between 5° and 85°. The angle (α, β) is determined at the connection point between the longitudinal groove (3.1) and the groove (3.2) by an auxiliary line (Z1, Z2), which runs parallel to the axis (Z), intersecting the connection point from which the angle (α, β ) is determined between the auxiliary line (Z1, Z2) and the groove (3.2). Alternatively, the angle between the longitudinal groove (3.1) and groove (3.2) could also be determined. At least two of the longitudinal grooves (3.1) running next to one another in the circumferential direction (U) of the work roll (1) are arranged at a distance (Q) from one another between 20 and 2000 µm. Two, three, four, five, six or more than six longitudinal grooves (3.1) can form a unit (Y) with a defined, in particular identical distance (L1) between the longitudinal grooves (3.1) forming the unit (Y), whereby in Viewed in the axial direction (A) of the work roll (1), the unit (Y) is arranged repeatedly and separated by at least one separate longitudinal groove (3.1) along the axial direction (A). At least two grooves (3.2) running side by side over the circumference of the work roll (1) are arranged at a distance (L) from one another between 20 and 1000 µm. Two, three, four, five, six or more than six grooves (3.2) can form a unit (X) with a defined, in particular identical distance (Q1) between the grooves (3.2) forming the unit (X), whereby in Circumferential direction (U) of the work roll (1), the unit (X) is arranged repeatedly and separated by at least one separate groove (3.2) along the circumferential direction (U).

In praktischen Versuchen wurden zwei erfindungsgemäße Arbeitswalzen (1) mit gleicher Topografie (3) in einem Walzgerüst einer Tandem-Kaltwalzstraße eingesetrt, um die Standzeit und die Effektivität insbesondere im Vergleich zu Standard-Arbeitswalzen zu ermitteln. Als weitere Referenz kamen auch zwei Arbeitswalzen mit einer deterministischen Topografie „Doppel-I“ zum Einsatz, erstellt gemäß der Ausführung in EP 2 892 663 B1 . Sowohl die erfindungsgemäßen Arbeitswalzen (1) wie auch die mit „Doppel-I“ lasertexturierten Arbeitswalzen waren nicht mit einer metallischen Schutzschicht versehen, somit schutzschichtfrei.In practical tests, two work rolls (1) according to the invention with the same topography (3) were used in a roll stand of a tandem cold rolling mill in order to determine the service life and effectiveness, particularly in comparison to standard work rolls. As a further reference, two work rolls with a deterministic “double I” topography were also used, created according to the design in EP 2 892 663 B1 . Both the work rolls (1) according to the invention and the work rolls laser-textured with “double I” were not provided with a metallic protective layer and were therefore free of a protective layer.

Bei der eingesetzten, erfindungsgemäßen Arbeitswalze (1) bildeten drei Längsrillen (3.1) eine Einheit (Y) mit einem identischen Abstand (L1) zwischen den die Einheit (Y) bildenden Längsrillen (3.1), wobei in Axialrichtung (A) der Arbeitswalze (1) betrachtet, die Einheit (Y) wiederholend und jeweils getrennt durch mindestens eine separate Längsrille (3.1) entlang der Axialrichtung (A) angeordnet war, welche mit einem Abstand (L2) jeweils zu den benachbarten Einheiten (Y) angeordnet war. Zwei Rillen (3.2) bildeten eine Einheit (X) mit einem identischen Abstand (Q1) zwischen den die Einheit (X) bildenden Rillen (3.2), wobei in Umfangsrichtung (U) der Arbeitswalze (1) betrachtet, die Einheit (X) wiederholend und jeweils getrennt durch mindestens eine separate Rille (3.2) entlang der Umfangsrichtung (U) angeordnet war, welche mit einem Abstand (Q2) jeweils zu den benachbarten Einheiten (X) angeordnet war. Die Breite (B) und die Tiefe (T) der Längsrillen (3.1) und Rillen betrugen 40 µm und 15 µm. Die Tiefe (T) und Breite (B) wurden bei allen Längsrillen (3.1) und Rillen (3.2) gleich eingestellt. Die Abstände (L1) und (L2) sowie die Abstände (Q1) und (Q2) betrugen 75 µm und 150 µm sowie 200 µm und 300 µm. Der Abstand (L, L1, L2, Q, Q1, Q2) wird insbesondere von Mitte einer Längsrille (3.1) bzw. Rille (3.2) zur Mitte der benachbarten Längsrille (3.1) bzw. Rille (3.2) bestimmt. Die Winkel (α) und (β) betrugen 30° und 45°. Die an den jeweiligen separaten Längsrillen (3.1) mündenden Rillen (3.2) standen in einem rechten Winkel (90°) zueinander. Mit (W) ist die Walzrichtung der Arbeitswalze (1) angezeigt.In the work roll (1) according to the invention used, three longitudinal grooves (3.1) formed a unit (Y) with an identical distance (L1) between the longitudinal grooves (3.1) forming the unit (Y), in the axial direction (A) of the work roll (1 ) considered, the unit (Y) was arranged repeatedly and separated by at least one separate longitudinal groove (3.1) along the axial direction (A), which was arranged at a distance (L2) from the neighboring units (Y). Two grooves (3.2) formed a unit (X) with an identical distance (Q1) between the grooves (3.2) forming the unit (X), viewed in the circumferential direction (U) of the work roll (1), repeating the unit (X). and each separated by at least one separate groove (3.2) along the circumferential direction (U), which was arranged at a distance (Q2) from the neighboring units (X). The width (B) and depth (T) of the longitudinal grooves (3.1) and grooves were 40 µm and 15 µm. The depth (T) and width (B) were set the same for all longitudinal grooves (3.1) and grooves (3.2). The distances (L1) and (L2) as well as the distances (Q1) and (Q2) were 75 µm and 150 µm and 200 µm and 300 µm. The distance (L, L1, L2, Q, Q1, Q2) is determined in particular from the center of a longitudinal groove (3.1) or groove (3.2) to the center of the adjacent longitudinal groove (3.1) or groove (3.2). The angles (α) and (β) were 30° and 45°. The grooves (3.2) opening at the respective separate longitudinal grooves (3.1) were at a right angle (90°) to one another. The rolling direction of the work roll (1) is indicated by (W).

Es wurden Stahlflachprodukte in Form von Stahlbändern (Coils) kalt gewalzt. Je höher die Standzeit (Durchsatz Coils), um so wirtschaftlicher ist der Einsatz der Arbeitswalzen. Überraschend mussten nach nur 45 durchgesetzten Coils die Arbeitswalzen mit der deterministischen Topografie „Doppel-I“ ausgetauscht werden, da sich die Textur vollständig durch die Beanspruchung und verschleißbedingt aufgelöst hatte, insbesondere da der Abrieb in der Walzemulsion auch sehr hoch war. Die Standard-Arbeitswalzen und die erfindungsgemäßen Arbeitswalzen (1) wurden nach 100 durchgesetzten Coils aus dem Walzgerüst entnommen und es wurde festgestellt, dass durch eine gezielt gewählte Topografie (3) die Arbeitswalzen- und Bandoberflächeneigenschaften annähernd den Eigenschaften entsprechen, die die Walzeigenschaften und den Bandoberflächeneigenschaften mit einer standardmäßigen Walzenoberfläche mit sich bringen. Die Topografie (3) war noch ausreichend vorhanden.Flat steel products were cold rolled in the form of steel strips (coils). The longer the service life (coil throughput), the more economical the use of the work rolls is. Surprisingly, after only 45 coils had been inserted, the work rolls with the deterministic “double I” topography had to be replaced because the texture had completely dissolved due to the stress and wear, especially since the abrasion in the roll emulsion was also very high. The standard work rolls and the work rolls according to the invention (1) were removed from the rolling stand after 100 coils had passed through and it was found that, through a specifically selected topography (3), the work roll and strip surface properties approximately correspond to the properties of the rolling properties and the strip surface properties with a standard roller surface. The topography (3) was still sufficiently present.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1368140 B1 [0003]
EP 0184568 B1 [0003]
JP 56119687 A [0003]
JP 03267319 A [0003]
DE 69509883 T2 [0003]
EP 2892663 B1 [0020, 0025]
EP 3172006 B1 [0020]
EP 3877112 A1 [0020]

Claims

Laser-textured work roll (1) for use in cold rolling mills with a surface (2) which has a topography (3) with several longitudinal grooves (3.1) running next to one another in the circumferential direction (U) of the work roll (1), characterized in that between two adjacent longitudinal grooves (3.1), several grooves (3.2) are distributed over the circumference of the work roll (1), which each connect the two adjacent longitudinal grooves (3.1) and are arranged obliquely between the two adjacent longitudinal grooves (3.1).

Work roll after Claim 1 , wherein the grooves (3.2) are arranged between two adjacent longitudinal grooves (3.1) at an angle (α, β) between 5° and 85°.

Work roll according to one of the preceding claims, wherein at least two of the longitudinal grooves (3.1) running next to one another in the circumferential direction (U) of the work roll (1) are arranged at a distance (Q, Q1, Q2) from one another between 20 and 2000 µm.

Work roll according to one of the preceding claims, wherein two, three, four, five, six or more than six longitudinal grooves (3.1) form a unit (Y) with a defined, in particular identical distance (L1) between the longitudinal grooves forming the unit (Y). (3.1), where viewed in the axial direction (A) of the work roll (1), the unit (Y) is arranged repeatedly and separated by at least one separate longitudinal groove (3.1) along the axial direction (A).

Work roll according to one of the preceding claims, wherein at least two grooves (3.2) running next to one another over the circumference of the work roll (1) are arranged at a distance (L, L1, L2) from one another between 20 and 1000 µm.

Work roll according to one of the preceding claims, wherein two, three, four, five, six or more than six grooves (3.2) form a unit (X) with a defined, in particular identical distance (Q1) between the grooves forming the unit (X). (3.2), where viewed in the circumferential direction (U) of the work roll (1), the unit (X) is arranged repeatedly and separated by at least one separate groove (3.2) along the circumferential direction (U).

Work roll according to one of the preceding claims, wherein the longitudinal grooves (3.1) and the grooves (3.2) have a depth (T) between 2 and 40 µm.

Work roll according to one of the preceding claims, wherein the longitudinal groove (3.1) and the grooves (3.2) have a width (B) between 10 and 50 µm.

Work roll according to one of the preceding claims, wherein the grooves (3.2) are designed as a curve.

Method for producing a laser-textured work roll (1) for use in a cold rolling mill, wherein a work roll to be texturized is provided, the surface of the work roll being processed with a laser in order to create a topography (3) on the surface (2) of the work roll (1 ), whereby a topography (3) with a plurality of longitudinal grooves (3.1) running next to one another in the circumferential direction (U) of the work roll (1) is introduced on the surface (2), characterized in that between two longitudinal grooves (3.1) running next to each other, several grooves (3.2) running side by side over the circumference of the work roll (1) are provided, which each connect the two longitudinal grooves (3.1) running side by side and are arranged obliquely between the two longitudinal grooves (3.1) running side by side.

Cold rolling mill with at least three and a maximum of nine roll stands, characterized in that at least one roll stand has two work rolls (1) according to one of the Claims 1 until 9 having.

cold rolling mill Claim 11 , whereby, viewed in the process direction, two work rolls (1) are provided at least in the second and third roll stands.

cold rolling mill Claim 11 or 12 , where the cold rolling mill is a tandem cold rolling mill.